熱轉印法電路板制作在實驗教學中的應用研究

【摘要】實驗室中電路板制作一直困擾著實驗技術人員，采用熱轉印法制作電路板技術解決了這一難題。熱轉印法制作電路板簡單快捷、精度高、成本低，在實驗室中可小批量制備。根據我們幾年來的實驗探索，摸索出熱轉印法制作電路板的操作工藝、技術參數，穩定可靠。將該方法投入到學生的課程設計和畢業設計實驗中，收到了良好效果，為提高學生的技能起到了積極作用。

【關鍵詞】熱轉印法;電路板制作;實驗教學

1.實驗室電路板制作現狀

在大量電子電路實驗教學中，根據各個實驗內容需要搭接各種電路來完成實驗。由于是實驗性質沒有批量，不可能到電路板生產廠家制作，需要實驗人員自己制作實驗用電路板。過去，在實驗室中搭接電路用插空板方法，連接復雜，易接錯，不牢固，給實驗帶來很多不便，已基本不用了。手工雕刻法是按電路要求在空白敷銅板上畫好線路圖，然后用各種刀具手工將不需要的銅泊部分挖掉，整個操作過程復雜，必須小心翼翼，一不小心線條就會刻斷。由于是手工操作，不規范，既無法保證質量，又費時費力效率低下，很難制作出高精度的電路板。這給實驗人員帶來了很多苦惱，甚至有時因制作困難而改變或放棄一個個很好的實驗構思，影響了實踐教學的進行，所以需要有一種實用、方便的電路板制作方法。

2.熱轉印法制作電路板的原理及特點

2.1 熱轉印法制作電路板的原理

在實驗教學中，探索一個實用、方便的電路板制作方法是一個很迫切的問題。本文采用熱轉印法制作電路板，建立一套適合實驗室應用的電路板制作過程。

熱轉印法制作電路板的原理是將墨粉電路圖加熱轉印到敷銅板上。首先用激光打印機將電路板圖打印到專用熱轉印紙上，熱轉印紙壓到敷銅板上一起加熱，使熱轉印紙上的墨粉融化，在壓力的作用下，融化的墨粉吸附到敷銅板上，生成牢固的印刷圖形而形成保護層。用三氯化鐵腐蝕時，由于墨跡具有很強的搞腐蝕性，使墨跡圖形得以保持不變，其他不被墨跡覆蓋的部分被腐蝕掉，而被覆蓋的部分則被保留下來形成敷銅線路圖。其腐蝕反應為：2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2生成溶于水的氯化亞鐵和氯化銅。

2.2 熱轉印法制作電路板的特點

熱轉印法制作電路板與貼圖法、手工雕刻法、油印法等相比有如下優點：（1）熱轉印法適合于小批量電路板制作。適合于非工廠生產化的實驗室應用，很適合學生電路實驗。（2）制作周期短，見效快。電路板圖設計好后，幾個小時就可制作出電路板。（3）操作簡單。（4）精度高，成本低。熱轉印法制作的電路板可達到激光打印機的分辨率。

3.熱轉印法電路板的制作

3.1 電路板圖的設計

根據原理圖設計電路板圖。我們用Protel99SE設計原理圖和PCB圖。首先確定電路板的尺寸，一般設計為單面板較多。放置元器件，將位置確定。根據原理圖進行布線。屬性設置，對電路板打印屬性進行設置，完成電路圖設計。一般設計成單面板，基本上可滿足實驗教學的需要。

3.2 電路板圖打印

用激光打印機將設計好的PCB圖打印到專用耐高溫的熱轉印紙上。用Protel設計好的PCB圖，直接用該軟件進行打印，打印比例1：1，打印到熱轉印紙的熱轉印面上。

3.3 熱轉印

敷銅板預處理。首先按設計尺寸切割敷銅板。用細砂紙將敷銅板上氧化膜、污染物、手印等打磨掉，保證熱轉印效果。將打印好的大小相當的熱轉印紙放到敷銅板上，打有圖形的一面壓在敷銅板面上。打開熱轉印機開始加熱，溫度達到180-200度時，將敷銅板和壓在上面的熱轉印紙一起放入熱轉印機中加熱。我們實驗室采用192度，壓實時間6-8分鐘后取出敷銅板。不要立即揭掉熱轉印紙，待冷卻后揭掉，這樣熱轉印紙上的圖形就轉移到敷銅板上了。個別線路不清晰可用油漆或指甲油小心涂抹。

3.4 腐蝕

腐蝕是用三氯化鐵將沒有墨跡部分的敷銅腐蝕掉，留下有墨跡的線路。腐蝕液配制：FeCl3：水=4：6，將配制好的腐蝕液放入塑料容器中，將轉印好的敷銅板放入，敷銅面向上，不斷均勻搖動不斷觀察，直到沒有墨跡部分完全腐蝕掉，取出敷銅板。用水清洗擦干或用細砂紙打磨沖洗。腐蝕后的電路板如圖1所示。

3.5 鉆孔焊接

對電路板的安裝孔用小型臺鉆鉆孔，根據元器件引腳大小，一般選用0.8-1.4mm的鉆頭。焊接前涂抹助焊劑，即可安裝焊接元器件。

圖1 腐蝕后的電路板

4.小結

幾年來，我們采用熱轉印法制作出精致、實用的實驗教學用小批量電路板，方便、快捷、成本低，完全可以滿足實驗教學需要。用熱轉印法制作電路板技術還解決了課程設計和畢業設計中各種專用、小量電路板的問題，克服了實驗實訓教學中只能理論設計參數設置而無法做出實際電路板焊接、安裝、調試、上電運行的難題，使整個實驗完全同實際電路設計開發一致的真實過程得到實際的檢驗效果。

實踐證明熱轉印法制作電路板技術，使電子類實驗、設計完全等同于實際開發的過程得以實現，為培養學生實際動手能力，提高技術技能起到了積極作用，收到良好效果。

參考文獻

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作者簡介：萬樂平（1963—），營口職業技術學院實驗師，研究方向：電子技術應用。